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《爱因斯坦 相对论100年》最新修订版来了

来源:红网 作者:秦芳 杨波 编辑:李艳华 2016-02-23 21:01:32
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《爱因斯坦相对论100年》最新修订版。资料图

《爱因斯坦相对论100年》最新修订版。资料图

  红网长沙2月23日讯(时刻新闻记者 秦芳 通讯员 杨波)在爱因斯坦提出引力波的预言百年之后,近日,科学家宣布,人类首次直接探测到了引力波。这一科学探测结果证明,爱因斯坦又对了!
  
  对于许多人来说,爱因斯坦是一个既熟悉又陌生的名字。说它熟悉,是因为几乎每个人都听说过他,知道他是一个大科学家;说它陌生,是因为很少有人真正了解他到底是怎样的一个人,他为什么那样出名。了解爱因斯坦的物理学成就及其生涯,由湖南科技出版社最新出版的图书《爱因斯坦相对论100年》最新修订版,或许值得一读。
  
  《爱因斯坦相对论100年》是一本基础扎实的爱因斯坦传记,最初出版于2005年。本书探讨了爱因斯坦作为科学家和作为一个人的方方面面,从他的相对论和量子理论到他的政治立场和人际关系,读者都能有所涉猎。
  
  “在我看来,爱因斯坦当数20世纪思想最透彻的科学家,他对什么是基本问题有着异常敏锐的直觉。他能够很自然地把握事物的根本,而把其他一切统统抛掉。这不仅体现在他对科学的理解上,而且体现在他对人生和社会的看法上。从这个角度讲,爱因斯坦具有永恒的意义。”湖南科技出版社科普编辑吴炜认为,任何对宇宙、科学感兴趣的人都会被这本书吸引。
  
  记者了解到,这本书最大的特点,就在于它收录了极为丰富的爱因斯坦私人照片。来源于爱因斯坦档案馆的200多幅彩色或黑白照片,展现了爱因斯坦的人生轨迹。
  
  本书还收录了12位著名作者(其中有三位是诺贝尔奖获得者)的纪念文章,他们从不同角度解读爱因斯坦,以生动的语言复活了爱因斯坦的科学和人格。如霍金写的《相对论简史》、温伯格写的《爱因斯坦对统一理论的探索》、舒尔曼的《爱因斯坦的情书》、科恩的《爱因斯坦的最后谈话》等。
  
  本书译者张卜天博士潜心科学史翻译和研究十余年,译文流畅朴实。

     下一页《爱因斯坦相对论100年》精彩文摘

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  《爱因斯坦相对论100年》精彩文摘:
  
  摘自《爱因斯坦相对论100年》第七章爱因斯坦的科学遗产
  
  爱因斯坦离开我们已经半个世纪了。关于他有着各种各样的秘密传闻,这也使得一部分人对他顶礼膜拜。在我看来,正是这种狂热的崇拜,致使数以千计的优秀物理学生完全走入了歧途。他们视爱因斯坦为“纯粹”理论家的典型,认为这个天才可以凭空产生思想,仅凭数学推理就能取得革命性的进展。学生们渴望以这个伟人为榜样,奉其言行为圭臬,特别是在高能物理屡屡受挫、停滞不前的这段时间,情况就更是如此。他们想象自己如果能够懂得高深的数学,就必定会产生新的物理学洞见。
  
  的确有物理学家近乎达到了这个理想。其中最著名的就是路易•德布罗意亲王,他曾在二十年代写出了第一个关于物质波的方程,并因此而获得诺贝尔奖。就像他自诩的那样,他从没有迈出他的房间一步。但在那以后,德布罗意再没有做出过什么成果,他不再考虑如何把他的物质波应用于实际的物理学。另一位诺贝尔奖获得者狄拉克也接近于实现这个理想,他所取得的最大成就几乎完全得益于数学。
  
  但爱因斯坦却不属于这些类型中的任何一类,尤其是在他成果最为丰硕的时期。在他70岁左右发表的《自述》中,他回忆起自己在苏黎世的学生时代,认为他“照理说应该在数学方面得到深造”,但他“大部分时间却是在物理实验室工作,迷恋于同经验直接接触。”他还写道:“在我的学生时代,我对高等数学没有多大兴趣。我错误地以为,数学分成了那么多专门领域,每一个领域都能耗费自己短暂的一生。我单纯地认为,一个物理学家只要能够清楚地理解基础的数学概念就足够了……其余的都是一些徒劳无益的、难以捉摸的东西。”考虑到这些表白代表了他在1905奇迹年那段时间的态度,他当时不可能太“错误”或者太“单纯”!
  
  爱因斯坦终生都保持着对实验物理的兴趣,而且在大多数时候都认为,物理学从根本上讲是一门实验科学。只是到了晚年,他才致力于把引力和电磁力的量子理论统一起来,在这个过程中,他只进行单纯的数学思辨而压根不考虑经验。结果可想而知,他失败了。
  
  爱因斯坦早期的大部分工作,特别是1905年前后做的,恰好是现在所说的凝聚态物理(我的专业)和原子物理方面的工作,所以我也许可以像其他领域的物理学家一样对此给出自己的评价。事实上,爱因斯坦可称得上是第一位凝聚态物理的量子理论家。
  
  不过我们还是先来说说相对论,这是爱因斯坦最有名的工作。相对论也不是拍拍脑袋就想出来的,而是受到了实验事实的启发。
  
  爱因斯坦1905年写的关于相对论的论文是《论动体的电动力学》,用现代的术语来讲,它的论证是非常简单的:如果我们抛弃以太,而假设电磁场在空间中自由传播而与场源无关,那么空间坐标就必定会服从麦克斯韦方程形式保持不变所要求的变换,这个结论已为洛仑兹所知,即所谓的洛仑兹变换。也就是说,方程在运动的参考系中必须保持不变。爱因斯坦并不是第一个建议抛弃以太的人,也没有发明变换,但却是第一个把两者结合在一起并且贯彻到底的人。他不需要迈克尔逊-莫雷实验告诉他麦克斯韦方程是不变的,关于这一点已经存在着相当多的证据,电磁感应就是例证——移动线圈还是移动磁铁,这无关紧要。(一般说来,谈论迈克尔逊-莫雷实验及其对相对论的“证明”或“否证”的大多数文章都没有什么价值。爱因斯坦只是出于礼貌,在两年之后善意地提到了这个实验。)爱因斯坦不久就把电磁场当成一种自由光子气来处理,如果它依赖于场源或以太,这样做就没有什么道理。
  
  我想说的是,爱因斯坦的相对论本质上始于麦克斯韦方程,也就是说始于麦克斯韦和洛仑兹用那些方程总结的一个世纪以来的艰苦实验(以赫兹证实电磁波为顶峰)。爱因斯坦并不是在凭空想象。我们甚至可以说,他的工作就是把各个实验点连接起来,这当然也是靠着他对“群体思维”的反感,对直觉的充分利用,以及对物理实在的深入研究。
  
  那么广义相对论怎么样?它的实验基础就更清楚了,那就是引力质量与惯性质量的等效。经过了数百年的天文学观测,再加上弹道实验和其他一些基本的物理实验,这一事实已经相当清楚。爱因斯坦认识到,这一“明显”事实并不是毫无意义的,而是需要做出某种解释。我发现,他论述“等效原理”的第一篇论文1907年就写成了,并由此通向了广义相对论。他在文中已经导出了引力红移,所以他的物理理解超前于他1915年的数学理解,后者是在做了八年单调而繁重的计算之后获得的。也许正是他对那八年数学研究的骄傲才使他在前面引用的《自述》中加入了“错误地”一词。然而,即使他真的错了,他怎么可能知道广义相对论的出路在于研究微分几何,而不是研究(比如说)丢番图方程呢?

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